Технология, позволяющая заменить металлические проводники внутри компьютера на оптоволоконные линии, может в ближайшем будущем коренным образом изменить дизайн вычислительной техники.

Передача информации на большие расстояния по оптоволоконным линиям связи давно стала обычным делом, но разработчики из Лаборатории фотоники Intel в Калифорнии решили пойти дальше. Они интегрировали оптические каналы внутрь микросхем, что на порядок увеличило скорость передачи данных. 
На прошлой неделе команда под руководством д-ра Марио Паниччия (Mario Paniccia) продемонстрировала первую систему передачи данных на основе этого принципа. Электронный сигнал, поступающий на один чип, преобразуется в оптический, передается по оптоволоконному каналу и снова превращается в электронный сигнал несколькими долями секунды позже. Система способна передавать данные со скоростью 50 гигабайт в секунду, что достаточно для передачи полнометражного HD-фильма менее, чем за секунду. 
"Кремниево-фотонные чипы" могут заменить электрические линии связи между различными компонентами компьютера (например, между процессором и памятью). Медные проводники, используемые сегодня, могут передавать данные со скоростью около 10 гигабайт в секунду. Чтобы скорость "внутренней" связи не ограничивала быстродействие компьютера, его критические компоненты должны располагаться как можно ближе друг к другу. И если для персональных компьютеров компактный дизайн скорее преимущество, то в крупных центрах обработки данных, с которыми работают такие гиганты как Google, Microsoft и Facebook, неплохо было бы разгрести все эти "груды меди" (по выражению Паниччия) и более рационально организовать внутренние компоненты серверов. 
Создание "свободного пространства" внутри серверов также упростит их охлаждение и снизит затраты на вентиляцию, которые на данный момент составляют около половины затрат крупных центров обработки данных. 
Более того, работа самих "кремниево-фотонных" линий связи требует меньших затрат энергии. В случае обычных проводников, энергозатраты возрастают экспоненциально с увеличением расстояния передачи информации. Оптическое волокно позволяет сигналам меньшей мощности проходить быстрее и дальше. Для процессов, в которых требуется высокая пропускная способность канала (например, обработка изображений и видео), можно добиться на порядок более высокой энергоэффективности. 
Пользователи персональных компьютеров и портативных устройств также не останутся в стороне. Система Intel, созданная с помощью той же технологии, которая используется в массовом производстве компьютерных чипов, может коренным образом изменить дизайн привычной техники. Например, можно будет размещать память не в корпусе, а за дисплеем ноутбука, или создавать "дополнительные модули памяти" в док-станции смартфона, при подключении к которой устройство начинает работать быстрее.

Ожидается, что внедрение одной новой технологии "потянет" за собой другие. Чтобы полностью использовать преимущества "внутренней" оптоволоконной связи, недостаточно просто выбросить металлические провода и заменить их оптическими. Следующим шагом будут изменения в дизайне подключаемых устройств. Например, разработка процессоров, внутри которых работают оптические, а не электронные проводники. Возможно, этот вариант "оптического компьютера" будет доступен уже в ближайшем будущем.  
А вот появление квантового компьютера, похоже, еще за горами. Но ученые во всем мире продолжают работать над идеями и конструкциями, которые приближают эпоху квантовых вычислений. Об одной из таких разработок читайте - "Поймать и запутать: вычислительные ионы".